【光合作用】

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【光合作用】

 

Photosynthesis

 

【辭書名稱】環境科學大辭典

 

對某些光合作用性微生物而言，光合作用是指光輻射能被微生物體內之葉綠素吸收，並隨後轉變成化學能的過程，可見光(visiblelight)是植物、藻類、藍綠細菌以及光合作用細菌的主要光能來源，有時也可以紅外光為光源。

 

光合作用包含了二部分，光反應為細胞吸收光輻射能的機制，而暗反應則是指生物將捕捉到的能量用於生化代謝途徑，產生細胞物質的方式，可以分成二種類型來討論：(1)在綠色植物、藻類及藍綠細菌體內的光合作用光反應發生在葉綠體內thyla-koid的grana上，或藍綠細菌的thylakoid膜上。

 

光反應包含了二個系統—光合系統Ⅰ(photosystemⅠ)及光合系統Ⅱ(photosystemⅡ)，二個系統內都包括了含有葉綠素及輔色素(accessorypigment)的捕光色素系統(light-harvestingpigmentsystem)，而光合系統Ⅰ所捕捉的光其波長較光合系統Ⅱ所捕捉的光來得長，且只有光合系統Ⅰ可以捕捉紅外光（波長為680～700nm）。

 

在每一個捕光色素系統中，由輔色素所捕捉到的光能利用內膜共振傳到葉綠素a，然後傳到反應中心。

 

光合系統Ⅰ的反應中心是指一個特殊型態的葉綠素a，稱為p-700，每300莫耳的葉綠素a約可形成1~2莫耳的p-700。

 

而光合系統Ⅱ的反應中心尚為未知。

 

對二個系統而言，能量由輔色素傳至反應中心，會造成電子由反應中心釋出，這些被釋放的電子會經由一系列攜帶者的傳遞。

 

在非循環性(noncyclic)電子傳遞鏈中，電子由光合系統Ⅱ，經由攜帶者Q傳至光合系統Ⅰ的反應中心，然後再經由攜帶者Z，產生NADP，而H2O為電子供給者，其氧化後可產生氧氣，並提供光合系統Ⅱ所釋放的電子。

 

在循環性光合作用中則只包含了光合系統Ⅰ。

 

在光合作用的電子傳遞過程中同時會有ATP以及NADP+的產生，其中循環性只產生ATP而非循環性可同時產生ATP及NADPH。

 

暗反應則發生在葉綠體的Stroma或藍綠細菌的細胞膜上，主要是利用卡文循環(Calvincycle)進行二氧化碳的固定，3莫耳的二氧化碳可以產生6莫耳的3-phosphoglycericacid，其中的5莫耳再循環轉變成CO2，另一莫耳則合成多醣類，儲存在細胞中，在卡文循環中1莫耳二氧化碳的固定要消耗3莫耳的ATP及2莫耳的NA-DPH，這些能源由光反應來提供。

 

(2)細菌性光合作用只有在絕對的厭氧狀態下，才會進行。

 

由於不是以水作為電子供給者，所以不會產生氧氣。

 

在光合作用細菌體內只有一種光反應中心，是由細菌性葉綠素所構成，且依菌種不同而異，例如在綠生菌屬(Chlorobium)中的p-840，由光反應中心釋出的電子，經由一系列的攜帶者的攜帶，進行電子傳遞。

 

通常是細胞色素(cytochrome)、奎寧(quinine)或鐵還原氧化素(ferredoxins)，電子傳遞的途徑也分循環及非循環二種。

 

非循環性傳遞的電子由反應中心釋出，經鐵還原氧化素到NADDP，失去的電子則由不同供給者提供經由奎寧或細胞色素攜至反應中心來補充。

 

在循環性電子傳遞中，電子釋放後經一系列攜帶者攜帶產生ATP，最後再回到反應中心。

 

有些綠生菌科(Chlorobiaceae)及有色菌科(Chromatiaceae)的細菌可以利用無機的電子供給者，許多光合作用細菌可以用有機物為碳源。

 

在無機環境中，二氧化碳的固定主要是利用卡文循環，在Chlorobiumthiosulphatophilum及Rhodospirillumrubrum這二株菌中，有另一個代謝途徑也很重要，稱為還原性羧酸循環，為三羧酸循環的逆反應。

 

 

轉自:http://edic.nict.gov.tw/cgi-bin/tudic/gsweb.cgi?o=ddictionary